本發(fā)明涉及汽車電機(jī)，特別涉及一種新能源汽車驅(qū)動電機(jī)輔助槽位置與尺寸確定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今汽車行業(yè)，尤其是新能源汽車領(lǐng)域，內(nèi)置式v型永磁同步電機(jī)因其具有高效、高功率密度等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用。汽車行駛過程中，對電機(jī)的性能要求極為苛刻，不僅需要電機(jī)具備良好的動力輸出，還要求其運(yùn)行穩(wěn)定和低噪。

2、然而，內(nèi)置式v型永磁同步電機(jī)存在齒槽轉(zhuǎn)矩這一固有問題。齒槽轉(zhuǎn)矩會導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生扭矩波動，進(jìn)而影響汽車行駛的平穩(wěn)性，在車輛加速或減速過程中，駕乘人員能明顯感受到頓挫感。同時，不合理的氣隙磁密分布會降低電機(jī)的效率，增加能耗，縮短電動汽車的續(xù)航里程。此外，電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲不僅會影響駕乘體驗(yàn)，長期處于高噪聲環(huán)境還可能對人體健康造成損害。

3、齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁電機(jī)中因定子齒槽與轉(zhuǎn)子磁極的周期性相對運(yùn)動，導(dǎo)致磁路磁阻變化而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，輔助槽改變了齒槽邊緣的磁導(dǎo)分布，使磁阻變化的幅值減小，磁場能量隨轉(zhuǎn)子位置的變化更加平緩，所以通過在定子和轉(zhuǎn)子上開輔助槽能夠有效抑制齒槽轉(zhuǎn)矩，還能提升電機(jī)在正常工作狀態(tài)下的氣隙磁密均勻度，同時也能夠降低電機(jī)運(yùn)行的噪聲。

4、現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，傳統(tǒng)確定電機(jī)輔助槽位置與尺寸的方法大多基于經(jīng)驗(yàn)和簡單的試錯法，難以精確地優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩、氣隙磁密以及降低噪聲。這使得電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中無法充分發(fā)揮性能優(yōu)勢，限制了汽車整體性能的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的是提供一種新能源汽車驅(qū)動電機(jī)輔助槽位置與尺寸確定方法及系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的不足。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種新能源汽車驅(qū)動電機(jī)輔助槽位置與尺寸確定方法，所述方法包括：

3、采集電機(jī)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過有限元分析軟件建立所述電機(jī)的三維仿真模型；

4、將輔助槽的位置參數(shù)以及尺寸參數(shù)作為極光算法的優(yōu)化變量，并基于所述優(yōu)化變量建立衡量輔助槽位置以及尺寸組合方案優(yōu)劣程度的目標(biāo)函數(shù)；

5、初始化極光算法的參數(shù)，在所述極光算法每次迭代中通過極光粒子位置的更新獲取若干不同的輔助槽位置與尺寸組合，并根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算所述極光粒子的優(yōu)劣程度，直至所述極光算法收斂，以得到優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)；

6、將所述優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)應(yīng)用至所述三維仿真模型中進(jìn)行仿真計(jì)算，以得到優(yōu)化后的指標(biāo)；

7、判斷所述優(yōu)化后的指標(biāo)與是否達(dá)到預(yù)期優(yōu)化效果；

8、若否，則重復(fù)執(zhí)行初始化極光算法的參數(shù)，在所述極光算法每次迭代中通過極光粒子位置的更新獲取若干不同的輔助槽位置與尺寸組合，并根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算所述極光粒子的優(yōu)劣程度，直至所述極光算法收斂，以得到優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)，將所述優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)應(yīng)用至所述三維仿真模型中進(jìn)行仿真計(jì)算，以得到優(yōu)化后的指標(biāo)，直至所述優(yōu)化后的指標(biāo)達(dá)到所述預(yù)期優(yōu)化效果。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：通過極光算法對輔助槽位置與尺寸進(jìn)行優(yōu)化，能夠有效削弱齒槽轉(zhuǎn)矩，經(jīng)優(yōu)化后齒槽轉(zhuǎn)矩幅值顯著降低，減少了電機(jī)運(yùn)行時的扭矩波動，避免了汽車在加減速過程中因扭矩波動而產(chǎn)生的頓挫感，極大提升了電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，且能夠降低氣隙磁密幅值，其諧波分量的絕對值減小，間接降低諧波引起的電磁力波動，簡化噪聲抑制設(shè)計(jì)，其次，該優(yōu)化能夠提升氣隙磁密均勻度，減少能量損耗，提高了電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)換效率，使得電池電能能夠更高效地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而增加了車輛的續(xù)航里程，并且能夠降低電機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲，有效提升駕乘體驗(yàn)。

10、進(jìn)一步的，所述采集電機(jī)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)的步驟包括：

11、測量所述電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子的外徑、內(nèi)徑、永磁體的長度、永磁體的寬度以及永磁體的厚度；

12、獲取所述永磁體的剩磁、矯頑力以及繞組匝數(shù)；

13、基于轉(zhuǎn)矩傳感器、霍爾傳感器以及聲級計(jì)采集所述電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩、氣隙磁密以及噪聲聲壓級。

14、進(jìn)一步的，所述并通過有限元分析軟件建立所述電機(jī)的三維仿真模型的步驟包括：

15、將所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及所述運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入有限元分析軟件中，根據(jù)所述電機(jī)的結(jié)構(gòu)建立三維仿真模型，并對所述三維仿真模型進(jìn)行靈敏度分析；

16、定義所述電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子、永磁體以及繞組部件的材料屬性和幾何形狀，并對所述三維仿真模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

17、進(jìn)一步的，所述初始化極光算法的參數(shù)的步驟之后，所述方法還包括：

18、基于所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、所述運(yùn)行數(shù)據(jù)以及所述三維仿真模型選擇所述極光算法的極光粒子的數(shù)量；

19、基于所述極光算法的收斂速度得到所述迭代的最大次數(shù)、所述迭代的擴(kuò)散系數(shù)取值范圍以及所述迭代的收縮系數(shù)取值范圍。

20、進(jìn)一步的，所述極光粒子的數(shù)量為30-100，所述迭代的最大次數(shù)為50-200，所述迭代的擴(kuò)散系數(shù)取值為0.2-0.8，所述迭代的收縮系數(shù)取值為0.6-1.0。

21、進(jìn)一步的，所述將所述優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)應(yīng)用至所述三維仿真模型中進(jìn)行仿真計(jì)算的步驟之前，所述方法還包括：

22、基于所述優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)獲取所述電機(jī)的定子尺寸以及所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸，并獲取所述電機(jī)的永磁體的安裝參數(shù)。

23、進(jìn)一步的，所述仿真計(jì)算包括：

24、通過有限元分析軟件求解所述電機(jī)的內(nèi)部電磁場分布，并提取齒槽轉(zhuǎn)矩；

25、根據(jù)麥克斯韋方程組計(jì)算所述電機(jī)的內(nèi)部電磁場分布，并通過所述有限元分析軟件求解所述電磁場分布得到氣隙磁密；

26、通過所述有限元分析軟件對所述電機(jī)進(jìn)行多場耦合仿真計(jì)算，并根據(jù)電磁力作用下的振動響應(yīng)以得到噪聲性能。

27、第二方面，本發(fā)明還提供一種電機(jī)輔助槽位置與尺寸確定系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

28、采集建立模塊，用于采集電機(jī)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過有限元分析軟件建立所述電機(jī)的三維仿真模型；

29、建立模塊，用于將輔助槽的位置參數(shù)以及尺寸參數(shù)作為極光算法的優(yōu)化變量，并基于所述優(yōu)化變量建立衡量輔助槽位置以及尺寸組合方案優(yōu)劣程度的目標(biāo)函數(shù)；

30、初始化模塊，用于初始化極光算法的參數(shù)，在所述極光算法每次迭代中通過極光粒子位置的更新獲取若干不同的輔助槽位置與尺寸組合，并根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算所述極光粒子的優(yōu)劣程度，直至所述極光算法收斂，以得到優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)；

31、應(yīng)用計(jì)算模塊，用于將所述優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)應(yīng)用至所述三維仿真模型中進(jìn)行仿真計(jì)算，以得到優(yōu)化后的指標(biāo)；

32、判斷模塊，用于判斷所述優(yōu)化后的指標(biāo)與是否達(dá)到預(yù)期優(yōu)化效果；

33、執(zhí)行模塊，用于判斷若否，則重復(fù)執(zhí)行初始化極光算法的參數(shù)，在所述極光算法每次迭代中通過極光粒子位置的更新獲取若干不同的輔助槽位置與尺寸組合，并根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算所述極光粒子的優(yōu)劣程度，直至所述極光算法收斂，以得到優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)，將所述優(yōu)化后的輔助槽位置以及尺寸參數(shù)應(yīng)用至所述三維仿真模型中進(jìn)行仿真計(jì)算，以得到優(yōu)化后的指標(biāo)，直至所述優(yōu)化后的指標(biāo)達(dá)到所述預(yù)期優(yōu)化效果。

34、第三方面，本發(fā)明還提供一種可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述的新能源汽車驅(qū)動電機(jī)輔助槽位置與尺寸確定方法。

35、第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)上述的新能源汽車驅(qū)動電機(jī)輔助槽位置與尺寸確定方法。